CN209039630U - 直拉法生长高纯锗单晶的单晶生长炉 - Google Patents
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Abstract
直拉法生长高纯锗单晶的单晶生长炉，涉及一种单晶生长炉设备，尤其是直拉法生长高纯锗单晶的单晶炉设备。直拉法生长高纯锗单晶的单晶生长炉，将石墨件安装在石英炉管外面，并由石英保温圈包裹将其密封，再配置相应的高频感应线圈环绕于石英炉管外部；其中，石英炉管分为两段，上段空心圆柱内腔大于下段空心圆柱内腔；所述的石英支撑件分为两个部分，一部分设置于石英炉管内，另一部分设置于石英炉管外部，支撑石墨件及石英保温圈。本实用新型的结构减少了部件所产生的污染源，进而提升超高纯锗单晶的质量水平，从而保证了晶体生长过程中热传导的均匀性，并且延长了石墨件的使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种单晶生长炉设备，尤其是直拉法生长高纯锗单晶的单晶炉设备。
背景技术
直拉法（CZ）又称丘克拉斯基法，是J.丘克拉斯基在1916年首创。优点是晶体被拉出液面不与器壁接触，不受容器限制，因此晶体中应力较小，同时又能防止器壁沾污或接触所可能引起的杂乱晶核而形成多晶体。直拉法是以定向的籽晶为生长晶核，因而可以得到有一定晶向生长的单晶体。直拉法制成的单晶体完整性较好，直径和长度都可以很大，生长速率也较高，要求所用坩埚必须由不污染熔体的材料制成。
目前直拉法（CZ）锗单晶生长的工艺可分为以下几个阶段：1、熔料，将坩埚内的锗多晶料全部熔化；2、引晶，将籽晶放下后预热，使之与锗熔体充分接触后，将籽晶向上提拉，控制炉内温度使锗熔体在籽晶上面结晶；3、缩颈，目的在于消除锗单晶生长过程中的热应力，减小晶体的位错密度；4、放肩：通过控制拉速与温度使锗晶体生长到所需直径的尺寸；5、等径：使锗单晶按所需直径保持圆柱形生长；6、收尾：将锗单晶直径逐渐缩小，最后呈圆锥形，以避免位错反向延伸。
现有的13N超高纯锗单晶的单晶炉，石墨加热器是封装在石英管炉管内，在石墨加热，生长锗单晶过程中，石墨散发的微小颗粒有可能对锗单晶造成污染，并影响高纯锗单晶电学性能参数，因此这种结构不利于制备高性能及高标准要求的锗单晶。
发明内容
本实用新型针对上述的问题，提出一种改进型的直拉法生长13N超高纯锗单晶的单晶炉设备。
本实用新型的直拉法生长高纯锗单晶的单晶生长炉，包括石英炉管、石英坩埚、石墨件、石英保温圈及石英支撑件，其特征在于石墨件安装在石英炉管外面，并由石英保温圈包裹将其密封，再配置相应的高频感应线圈环绕于石英炉管外部；
其中，石英炉管分为两段，上段空心圆柱内腔大于下段空心圆柱内腔；
所述的石英支撑件分为两个部分，一部分设置于石英炉管内，另一部分设置于石英炉管外部，支撑石墨件及石英保温圈。
本实用新型的直拉法13N超高纯锗单晶生长炉设备，将石墨件改装到石英炉管外面，并将石墨件密封于石英保温圈内的真空氛围中，减少了锗单晶生长过程中因空气进入炉内造成的锗单晶原料的氧化，以及空气中杂质产生，避免了给锗单晶造成的污染，提高了锗单晶的品质。
同时，通过对炉体系统的优化调整，改变炉内腔的结构，缩小锗单晶生长主要区域的体积，并在石墨件上加装高频感应线圈，解决了热传导问题，提高热传导效率，在保证锗单晶质量的同时，尽量减少能耗和成本。
附图说明
图1为现有的锗单晶生长炉的结构示意图；
图2位本实用新型锗单晶生长炉的结构示意图。
其中，石英炉管1、石墨件3、石英保温圈4、石英支撑件5、高频感应线圈6。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
实施例1：图1所示的现有的高纯锗单晶生长炉，石墨件3和石英保温圈4均处于单晶生长的热场氛围中，且英保温圈4没有完全包裹石墨件3，在高温下生长锗单晶时，不可避免的会释放出细微颗粒对锗单晶生长环境产生污染从而影响到锗单晶的质量。
本实用新型的高纯锗单晶生长炉，石墨件3安装在了石英炉管1外面，并由石英保温圈4完全包裹石墨件3将其密封，再配置相应的高频感应线圈6环绕于石英炉管1外部。
为了增加热传导效率，本实用新型的石英炉管1的形状也进行了改进，将原来的圆柱形的内腔改进为T字形的内腔。使石英炉管1内腔分为两段，上段空心圆柱内腔大于下段空心圆柱内腔，两段内腔采用弧面连接密封，使得下段的内腔小于原有的石英炉管内腔，这种结构的改进，提高了热传导和利用率，可以尽量减少能耗和成本。
此外，由于石英炉管1的下段内腔减小，因此石英支撑件5也进行了改进。将石英支撑件5分为了两个部分，一部分设置于石英炉管1内，用于改变石英炉管1内腔的热场，另一部分设置于石英炉管1外部，用于支撑石墨件3及石英保温圈4。
本实用新型通过改变石英支撑件5和石英炉管1的外形结构，把石墨件3和石英保温圈4移到石英炉管1的外部，从而隔离消除这两个部件所产生的污染源，进而提升超高纯锗单晶的质量水平，从而保证了晶体生长过程中热传导的均匀性，并且延长了石墨件的使用寿命。
以上仅为本实用新型的一种实施方式，只要使用了以上所述的结构，均应落入到本实用新型的保护范围内。
Claims (1)
1.直拉法生长高纯锗单晶的单晶生长炉，包括石英炉管、石英坩埚、石墨件、石英保温圈及石英支撑件，其特征在于石墨件安装在石英炉管外面，并由石英保温圈包裹将其密封，再配置相应的高频感应线圈环绕于石英炉管外部；
其中，石英炉管分为两段，上段空心圆柱内腔大于下段空心圆柱内腔；
所述的石英支撑件分为两个部分，一部分设置于石英炉管内，另一部分设置于石英炉管外部，支撑石墨件及石英保温圈。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114045557A (zh) * | 2021-10-25 | 2022-02-15 | 安徽光智科技有限公司 | 超高纯锗单晶的制备方法及设备 |
| CN114235737A (zh) * | 2021-12-22 | 2022-03-25 | 新疆大全新能源股份有限公司 | 一种多晶硅中碳含量的检测方法 |
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| CN114045557B (zh) * | 2021-10-25 | 2024-05-10 | 安徽光智科技有限公司 | 超高纯锗单晶的制备方法及设备 |
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